阅读说明：本技术 破壁机无刷马达的静音恒转速控制方法 (Mute constant-rotating-speed control method of brushless motor of wall breaking machine ) 是由 黄启超 于 2020-04-29 设计创作，主要内容包括：一种破壁机无刷马达的静音恒转速控制方法,包括：在每个SVPWM控制周期内,获取无刷直流电机的SVPWM控制信号的转速,并判断转速是否大于设定值；如果转速大于设定值,则在所述SVPWM控制周期的高电平时间内先判断所述无刷直流电机的续流时间是否结束；如果所述续流时间结束,则再通过ADC模块的多通道对所述无刷直流电机的三相线上电流进行连续多次采样；将采样到的数据通过CLARKE和PARK换算得到Iqs和Ids；利用PID调节器得到需要调整的电压矢量Vds和Vqs；将Vds和Vqs经过PARK反变换后输入到SVPWM模块,从而实现整个电机控制恒转速输出,恒功率稳定。本发明采用FOC控制技术实现对无刷马达控制,工作时噪音几乎不会影响人们的正常作息。(A mute constant rotating speed control method of a brushless motor of a wall breaking machine comprises the steps of obtaining the rotating speed of SVPWM control signals of the brushless direct current motor in each SVPWM control period, judging whether the rotating speed is larger than a set value or not, judging whether follow current time of the brushless direct current motor is finished or not in high level time of the SVPWM control period if the rotating speed is larger than the set value, continuously sampling current on three phase lines of the brushless direct current motor for multiple times through multiple channels of an ADC module if the follow current time is finished, converting the sampled data through C L ARKE and PARK to obtain Iqs and Ids, obtaining voltage vectors Vds and Vqs needing to be adjusted through a PID regulator, inputting the converted data into the SVPWM module after PARK inverse transformation, and accordingly achieving constant rotating speed output of the whole motor control and constant power stability.)

破壁机无刷马达的静音恒转速控制方法

技术领域

本发明涉及食品料理机(如搅拌机、破壁机、豆浆机或榨汁机)领域，特别涉及一种破壁机无刷马达的静音恒转速控制方法。

背景技术

市场现有破壁机使用碳刷马达驱动，因为碳刷马达的特性，工作时转速会随实际食材量的多少以及软硬程度不同而负相关变化，如碳刷马达标称转速为30000RPM，但在搅打食材时实际转速会掉速到3000～5000RPM，导致破碎效率低，而且高速性能差，容易产生振动；工作时噪音通常≥85分贝，非常嘈杂，严重时影响人们的正常作息。碳刷马达运行需要靠碳刷和换向器来进行不停换向，两者之间有摩擦，造成效率降低，容易发热，而且寿命短，碳刷磨损殆尽，马达就基本损坏。

发明内容

本发明提供了一种破壁机无刷马达的静音恒转速控制方法，以解决至少一个上述技术问题。

为解决上述问题，作为本发明的一个方面，提供了一种破壁机无刷马达的静音恒转速控制方法，包括：

在每个SVPWM控制周期内，获取无刷直流电机的SVPWM控制信号的占空比、电流值、转子位置、转速，并判断转速是否大于设定值；

如果转速大于设定值，则在所述SVPWM控制周期的高电平时间内先判断所述无刷直流电机的续流时间是否结束；

如果所述续流时间结束，则再通过ADC模块的多通道对所述无刷直流电机的三相线上电流进行连续多次采样；

将采样到的数据通过控制系统中建立的CLARKE和PARK坐标模型换算得到Iqs和Ids；

利用PID调节器根据FOC控制器的输出及Iqs、Ids分别得到需要调整的电压矢量Vds和Vqs；

将Vds和Vqs经过PARK反变换后输入到SVPWM模块，从而实现整个电机控制恒转速输出，恒功率稳定。

本发明可以将传统的碳刷马达改为无刷马达，从而提供了一种采用无刷马达的恒转速静音破壁机，其无刷马达主要采用FOC控制技术实现对马达控制，速度反馈通过高频注入检测马达三相线圈电流值计算马达当前转速，内部采用PID控制技术进行恒速控制，因此工作时噪音更小≤75分贝，几乎不会影响人们的正常作息。

附图说明

图1示意性地示出了本发明的FOC速度控制原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1所示，本发明的一个方面，提供了一种破壁机无刷马达的静音恒转速控制方法，应用于食品料理机(如搅拌机、破壁机、豆浆机或榨汁机)领域，用于降低破壁机类产品工作时的噪音，从而减少破壁机工作的噪音污染，影响人们的身体健康。

其中，图1中的术语解释如下：FOC，转子磁场定向控制；3phase inverter，三相转换器；PID，比例积分微分；SVPWM，空间矢量脉宽调制；AC Mains，主交流电；Circlelimitation，限压圆；PARK反变换，派克反变换；CLARKE，克拉克变换。Wr*为输入信号，wr为输出信号，类似地，Iqs和Ids为输入信号，Iqs*和Ids*为输出信号。PARK反变换&cirlelimitation模块用于将Vds和Vqs转换成电压矢量。Vds，d轴坐标系上电压；Vqs，q轴坐标系上电压。Iqs，q轴坐标系电流值；Ids，d轴坐标系电流值。

图1中的逆变器包括整流桥、电解电容、三相桥式转换器，所述整流桥的第一输入端连接到交流电源输入的火线上，所述整流桥的第二输入端连接到交流电源输入的零线上，所述整流桥将所述交流电源转换为直流电源。电解电容的正极端与所述整流桥的第一输出端相连，所述电解电容的负极端与所述整流桥的第二输出端相连后接参考地，所述电解电容的两端还连接有电机三相转换器模块上，所述电机三相转换模块与所述驱动电机相连，所述电解电容用以对所述直流电源进行稳压处理，并将稳压处理后的直流电源供给所述电机三相转换模块，以通过所述电机控制器系统对所述驱动电机进行控制。

该包括破壁机无刷马达的静音恒转速控制方法，包括以下步骤：

步骤1，在每个SVPWM控制周期内，获取无刷直流电机的SVPWM控制信号的占空比、电流值、转子位置、转速，并判断转速是否大于设定值；

步骤2，如果转速大于设定值，则在所述SVPWM控制周期的高电平时间内先判断所述无刷直流电机的续流时间是否结束；

步骤3，如果所述续流时间结束，则再通过ADC模块的多通道对所述无刷直流电机的三相线上电流进行连续多次采样；

步骤4，将采样到的数据通过控制系统中建立的CLARKE和PARK坐标模型换算得到Iqs和Ids；

步骤5，利用PID调节器根据FOC(转子磁场定向控制)控制器的输出的电机角速度及无刷电机的工作电流Iqs、Ids分别得到需要调整的电压矢量Vds和Vqs；

步骤6，将Vds和Vqs经过PARK反变换后输入到SVPWM模块，从而实现整个电机控制恒转速输出，恒功率稳定。

在上述技术方案中，本发明中的所述控制系统中转子的速度/位置反馈模块为FOC算法提供了转子的角度信号并为速度外环提供了速度信号，以上整个系统在运行过程，可以快速准确的控制到目标转速，实现整个系统恒转速运行；整个FOC控制系统，用于根据调解后的SVPWM控制信号对所述无刷直流电机进行控制。

由于采用了上述技术方案，针对市场现有食品料理机，在工作过程中噪音通常大于85分贝，非常嘈杂、严重时影响人们的正常作息的问题，本发明可以将传统的碳刷马达改为无刷马达，从而提供了一种采用无刷马达的恒转速静音破壁机，其无刷马达主要采用FOC控制技术实现对马达控制，速度反馈通过高频注入检测马达三相线圈电流值计算马达当前转速，内部采用PID控制技术进行恒速控制，因此工作时噪音更小≤75分贝，几乎不会影响人们的正常作息。

本发明具有以下优点：(1)FOC控制平滑、振动小，整机输出效率高，转速特性好；(2)马达噪音低；(3)马达启动爬坡重载加速具有更高的电机效率；(4)PID控制技术在整机马达调节过程中反应迅速。

采用无刷马达装置后在搅打食材时转速是恒定的，如标称转速为12000RPM时，搅打时采用PID控制技术的无刷马达实际转速达到标称值12000RP，所以破碎率更高，而工作时噪音更小≤75分贝，几乎不会影响人们的正常作息。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。